一种基于有机液体储氢的综合储供能系统及运行方法与流程

1.本发明属于氢能技术领域，特别涉及一种基于有机液体储氢的综合储供能系统及运行方法。


背景技术：

2.综合储供能系统是一种基于发电端和用户侧需求的能源储存与高效利用系统，同传统的电化学储能、单一供能相比较，具备能源利用率高、输送能量损耗低、运行负荷调节灵活以及能源供给安全性高的优势，可以在一定条件下独立的输出氢、热、电，为氢电一体化综合能源站建设提供新的发展思路。目前常见的综合储供能系统有基于电化学储能的供电系统、基于分布式可再生能源发电技术的热电联供系统、基于高压气态储氢的供氢系统等。其中，高密度储能技术具备因时因地的动态吸收能量并适时平稳释放的特点，能有效弥补类似于可再生能源发电的间歇性、波动性等不足，提升氢能产业链发电端的可控性和稳定性。基于中低温燃料电池的热电联供系统已投入商业化运行，基于有机液体储供氢系统耦合中高温燃料电池方案尚未开展相应的技术应用。
3.氢气是一种洁净无污染的能源，依托燃料电池可实现高效的化学能到电能的转化，被广泛地视为一种理想的储能介质。常温常压下呈现气态的氢气具有密度最小、且易燃、易爆、易扩散，难于储存和运输等特点制约了其在储能领域的大规模应用，而现有市场普遍存在的高压气态储氢、低温液态储氢均存在运输量小、成本高等技术问题，难以满足现有氢气的大规模运输。有机液体储氢以其储氢密度高、安全性高等特点成为高密度储氢领域的重点研究对象。通过温和的催化作用，利用液体有机物在不破坏有机物主体结构的前提下通过加氢和脱氢可逆过程来实现氢气的储运。与传统储氢技术相比，有机液体储氢技术兼具安全性和经济性，具有更高的推广价值。
4.目前有机液体储供氢过程需要大量的热源，但如果单独使用电能供应，导致储氢、供氢过程能耗高，经济性、市场竞争力不强。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可完全离网、运行方式灵活的基于有机液体储供氢技术耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统。
6.本发明所采用的技术方案为：
7.一种基于有机液体储氢的综合储供能系统，包括高纯氢气气源子系统1，高纯氢气气源子系统1通过管道连接有固体氧化物燃料电池子系统2，固体氧化物燃料电池子系统2电连接有dc/ac逆变器子系统3，dc/ac逆变器子系统3电连接有可编程控制子系统4，固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽出口通过管道连接有有机液体储供氢子系统5，有机液体储供氢子系统5的氢气出口通过管道与固体氧化物燃料电池子系统2连接，高纯氢气气源子系统1通过管道与有机液体储供氢子系统5连接，dc/ac逆变器子系统3与有机液体储供氢子系统5电连接，可编程控制子系统4通过控制信号分别连接高纯氢气气源子系统1、固体氧化
物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5；所述有机液体储供氢子系统5的氢气出口还通过管道连接用户供氢系统，有机液体储供氢子系统5的蒸汽出口还通过管道连接用户供热系统，dc/ac逆变器子系统3电连接用户供电系统。
8.作为本发明的优选方案，所述固体氧化物燃料电池子系统2包括空气循环泵，空气循环泵连通有燃烧室，燃烧室连通有燃料电池电堆，高纯氢气气源子系统1通过管道连接有氢气循环泵，氢气循环泵与燃料电池电堆连通。
9.作为本发明的优选方案，所述燃料电池电堆的高温尾气出口通过管道连接有蓄热罐，蓄热罐通过管道与有机液体储供氢子系统5连接。
10.作为本发明的优选方案，所述有机液体储供氢子系统5包括原料有机物储罐51，原料有机物储罐51通过管道连接有预热器52，预热器52通过管道连接有催化加氢反应器53，催化加氢反应器53的产物出口通过管道连接有产品有机物存储系统54；所述固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽出口分别通过管道连接预热器52和产品有机物存储系统54；所述预热器52的蒸汽出口连接用户供热系统，产品有机物存储系统54的氢气出口通过管道连接用户供氢系统。
11.作为本发明的优选方案，所述产品有机物存储系统54的蒸汽出口通过管道连接预热器52。
12.一种基于有机液体储氢的综合储供能系统的运行方法，包括以下步骤：
13.s1：启动可编程控制子系统4，将按照预设的工作逻辑控制固体氧化物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5的启动；
14.s2：打开高纯氢气气源子系统1中的管道输氢阀门，可编程控制子系统4读取到固体氧化物燃料电池子系统2入口氢气压力满足运行要求时，自动启动固体氧化物燃料电池子系统2，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入固体氧化物燃料电池子系统2，进行发电；固体氧化物燃料电池子系统2产出高温蒸汽，高温蒸汽通过进入蓄热罐中储存；由可编程控制子系统4分配蓄热罐中的高温蒸汽，部分供给用户供热系统，部分供给有机液体储供氢子系统5的放氢过程，小部分作为备用供给有机液体储供氢子系统5的加氢过程；
15.s3：高纯氢气气源子系统1的氢气来自于可再生能源发电的电解水制氢装置；
16.s4：经过催化加氢反应将高纯氢气储存在特定液体有机物中，可编程控制子系统4检测到加氢反应结束后，将反应后的产品输送至产品有机物存储系统54中。
17.s5：经过dc/ac逆变器子系统3将直流电转变为交流电，交流电为用户侧用电设备、可编程控制子系统4、有机液体储供氢子系统5中预处理的电加热器供电。
18.s6：本系统的供热方式为：
19.s61：当电量、氢气量较大时，系统在可编程控制子系统4的作用下，自动启动有机液体吸氢过程，初始时利用蓄热罐的高温蒸汽或者dc/ac逆变器子系统3的电能将原料油进行加热，开始加氢反应；预热结束后，加氢为强放热反应，将热源进行收集进入蓄热罐；
20.s62：当电量、氢气量不足，无法供应燃料电池运行时，可编程控制子系统4通过控制阀门将固体氧化物燃料电池子系统2产生热量储存到蓄热罐，蓄热罐为有机液体放氢过程供热，将产品有机物存储系统54的氢气释放满足燃料电池运行或者向外供氢；若存在富余热量时，为用户供热。
21.作为本发明的优选方案，在步骤s3中，可再生能源发电发电量影响燃料电池和有
机液体储运氢系统的运行方式，高纯氢气气源子系统1的供氢方式包括以下情况：
22.s31：当上游富余电量较大时，其产氢量大于固体氧化物燃料电池子系统2运行耗氢量，可编程控制子系统4通过控制阀门将高纯氢气气源子系统1的氢气引入有机液体储供氢子系统5；可编程控制子系统4读取到有机液体储供氢子系统5入口氢气压力、原料有机物温度满足运行要求时，自动启动有机液体储供氢子系统5，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入到有机液体储供氢子系统5的催化加氢反应器53内，进行加氢反应；
23.s32：当上游富余电量较小时，其产氢量小于固体氧化物燃料电池子系统2运行耗氢量，可编程控制子系统4通过控制阀门将蓄热罐中的热源输送至有机液体储供氢子系统5的产品有机物放氢装置，保障固体氧化物燃料电池子系统2运行的氢气所需。
24.一种基于有机液体储氢的综合储供能系统的运行方法，包括以下步骤：
25.s1：启动可编程控制子系统4，将按照预设的工作逻辑控制固体氧化物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5的启动；
26.s2：打开高纯氢气气源子系统1中卸气阀门，通过调压阀组将高压氢源的氢气压力调节至固体氧化物燃料电池子系统2、有机液体储供氢子系统5所需工作压力；
27.s3：可编程控制子系统4读取到固体氧化物燃料电池子系统2入口氢气压力满足运行要求时，自动启动固体氧化物燃料电池子系统2，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入固体氧化物燃料电池发电模组内，进行发电；同时产出高温蒸汽；
28.s4：经过dc/ac逆变器子系统3将直流电转变为交流电，交流电为用户侧用电设备、可编程控制子系统4、有机液体储供氢子系统5中预处理的电加热器供电；
29.s5：可编程控制子系统4读取到有机液体储供氢子系统5入口氢气压力、原料有机物温度满足运行要求时，自动启动有机液体储供氢子系统5，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入到催化加氢反应器53内，进行加氢反应；
30.s6：经过催化加氢反应将高纯氢气储存在特定液体有机物中，可编程控制子系统4检测到加氢反应结束后，将反应后的产品输送至产品有机物存储系统54中；
31.s7：有机液体储供氢子系统5中加氢过程的原料有机物所需热量的其热源来自于固体氧化物燃料电池的高温蒸汽，或来自于产品有机物放氢时的固体氧化物燃料电池高温蒸汽换热后的中高温蒸汽，或通过dc/ac逆变器子系统3的输出端给预处理装置电加热器供电。
32.作为本发明的优选方案，在步骤s4中，dc/ac逆变器子系统3的供电方式为：
33.s41：当用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率稍大于燃料电池子系统的发电功率时，则dc/ac逆变器子系统3中的锂电池储能模块补充所需的电能；
34.s42：当用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率稍小于燃料电池子系统的发电功率时，则dc/ac逆变器子系统3的锂电池储能模块吸纳超发的电能；
35.s43：当用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率与固体氧化物燃料电池子系统2的发电功率相差较大时，则由dc/ac逆变器子系统3中的锂电池储能模块为用户侧设备单独供电；
36.s44：当dc/ac逆变器子系统3中锂电池储能模块电量不足时，可调节固体氧化物燃
料电池子系统2的输出功率，使其发电功率大于用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率且向锂电池储能模块补充电量。
37.作为本发明的优选方案，步骤s7中，有机液体储供氢子系统5热源利用方式为：
38.s71：当固体氧化物燃料电池子系统2提供的高温蒸汽供给预热器52的热量大于原料有机物预热所需热量时，可编程控制子系统4控制蒸汽流量输送至用户；
39.s72：当固体氧化物燃料电池子系统2提供的高温蒸汽供给预热器52的热量小于原料有机物预热所需热量时，dc/ac逆变器子系统3中根据功率适配器开启电能输送，利用电加热器辅热完成预热，预热后蒸汽供给用户；
40.s73：当存在多个有机液体产品储罐时，有机液体储供氢子系统5需要部分放氢，部分加氢时，固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽供给产品有机物放氢热源，氢气输送至用户；当固体氧化物燃料电池所需氢气流量大于高纯氢气气源子系统1供应流量时，有机液体放氢装置补充至固体氧化物燃料电池；
41.s74：当在部分放氢、部分吸氢过程中，放氢的热源蒸汽进入产品有机物存储系统54换热后与原料预热器52相连，进入预热器52中加热原料有机物，当产品有机物存储系统54的热源蒸汽能量小于预热所需热量时，利用dc/ac逆变器子系统3开启电加热器辅热，完成原料预热处理，蒸汽输送至用户。
42.本发明的有益效果为：
43.1.本发明利用燃料电池将氢气与氧气反应产生的化学能转化为用户需要的电能，实现对外供电；同时通过蒸汽管道将燃料电池内部电堆反应产生的高温蒸汽供给有机液体储供氢系统原料预热、产品脱氢过程，从而实现热源的梯级利用，最后在换热器的作用下，将预热、脱氢处理后的蒸汽冷凝，产出中高温热水进行二次利用，实现对外供热和有机液体供氢，可解决燃料电池高温蒸汽利用率低下、有机液体储供氢过程能耗较大的问题，实现了具备多应用场景适配能力的综合储能、供能模式。
44.2.本发明利用无毒无害无污染的“三无”不饱和液体有机物在特定催化作用下进行温和的加氢和脱氢反应，将富余的氢气化学能进行储存，实现氢气的规模化储能，在风光资源丰富地区及周边需要用氢时，可解决传统氢气储运方式储量少、成本高、运输困难的难题，从而实现氢气高经济性的综合利用。
45.3.本发明利用燃料电池技术、有机液体储运氢技术，可以实现可再生能源富余量的储存和综合利用；通过构造有机液体储运氢耦合固体氧化物燃料电池系统，可以实现该系统的完全离网供能，与传统并网供能系统相比具备更宽的应用场景。
46.4.本发明利用燃料电池技术，利用电化学反应将氢气化学能直接转化为电能，并产生热量，耦合后端有机液体储供氢系统，实现氢热电三联产，利用过程无二氧化碳等废物产生，实现能源利用过程的零碳排放。
附图说明
47.图1是本发明的结构示意图；
48.图2是实施例1中本发明的结构示意图；
49.图3是实施例2中本发明的结构示意图。
50.图中：1为高纯氢气气源子系统；2为固体氧化物燃料电池子系统；3为dc/ac逆变器
子系统；4为可编程控制子系统；5为有机液体储供氢子系统；51为原料有机物储罐；52为预热器；53为催化加氢反应器；54为产品有机物存储系统；1-1为第一氢气管路；1-2为第二氢气管路；2-1为第一电路；第一蒸汽管路2为2为第一蒸汽管路；第二蒸汽管路2为3为第二蒸汽管路；2-4为第三蒸汽管路；2-5为第四蒸汽管路；3-1为第二电路；3-2为第三电路；3-3为第四电路；4-1为第五电路；5-1为第一原料管路；5-2为第二原料管路；5-3为第一产品管路；5-4为第二产品管路；5-5为第三氢气管路；5-6为第五蒸汽管路；5-7为第六蒸汽管路。
具体实施方式
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
53.实施例1：
54.本实施例提供基于有机液体储氢耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统，旨在以氢气为储能媒介、无毒无污染的液体有机物为储氢载体，实现高密度储能，通过耦合固体氧化物燃料电池，形成以氢气为能量来源的综合储供能系统，实现为用户供给氢、电、热能，提高氢气高效综合利用率。如图1和图2所示，本实施例的基于有机液体储氢的综合储供能系统，包括高纯氢气气源子系统1，高纯氢气气源子系统1通过管道连接有固体氧化物燃料电池子系统2，固体氧化物燃料电池子系统2电连接有dc/ac逆变器子系统3，dc/ac逆变器子系统3电连接有可编程控制子系统4，固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽出口通过管道连接有有机液体储供氢子系统5，有机液体储供氢子系统5的氢气出口通过管道与固体氧化物燃料电池子系统2连接，高纯氢气气源子系统1通过管道与有机液体储供氢子系统5连接，dc/ac逆变器子系统3与有机液体储供氢子系统5电连接，可编程控制子系统4通过控制信号分别连接高纯氢气气源子系统1、固体氧化物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5；所述有机液体储供氢子系统5的氢气出口还通过管道连接用户供氢系统，有机液体储供氢子系统5的蒸汽出口还通过管道连接用户供热系统，dc/ac逆变器子系统3电连接用户供电系统。
55.高纯氢气气源子系统1：本实施例中高纯氢气气源子系统1由高纯氢源、减压阀组及氢气管道等组成，其作用是将高纯氢源提供的氢气减压至sofc工作压力后，通过氢气管道供给固体氧化物燃料电池子系统2，供其发电。在该子系统中，氢气通过连接管道首先进入到减压阀组，经减压后，通过固体氧化物燃料电池入口管道(第一氢气管路1-1)进入sofc子系统中，发生电化学反应，产出电能。在燃料电池入口管路(第一氢气管路1-1)上设置有控制阀门。所述的高纯氢源可来自于可再生能源电解水制氢、工业副产氢提纯、天然气制氢等多种工艺路线。
56.固体氧化物燃料电池子系统2：本实施例中固体氧化物燃料电池子系统2由燃料电池电堆、燃烧室、入口氢气压力传感器、氢气循环泵、空气循环泵等，由高纯氢气气源子系统1供给、经减压阀减压后的氢气由氢气循环泵输送至燃料电池发电模组，与由空气循环泵提供的空气经燃烧室升温后的高温气体进行换热，高温空气进入电堆进行电化学反应，产出电能；后端高温尾气进入蓄热罐中进行储存，在可编程控制子系统4的作用下分配热源供给有机液体储供氢子系统5，经换热后供给用户热量。
57.dc/ac逆变器子系统3：本实施例中dc/ac逆变器子系统3由整流器、供电控制适配器、锂电池储能模块、微电网构成，其作用是将发电端整流后直流电转化为交流电并进行功率分配，在可编程控制子系统4的作用下，实现有机液体储供氢子系统5中原料辅热及用户供电的功率调配，同时为可编程控制子系统4供电。在该子系统中，其输入端通过第一电路2-1连接至固体氧化物燃料电池子系统2，其输出端通过第三电路3-2连接至下游用户侧用电负荷，通过第二电路3-1连接至可编程控制子系统4，并对其供电，通过第四电路3-3连接至有机液体储供氢子系统5中原料有机物预热罐电加热器。其上游产生出的电能依次经调压、逆变、储蓄后通过第三电路3-2为下游用户供电。
58.可编程控制子系统4：本发明中可编程控制子系统4包含一组或多组可编程逻辑控制器、触摸屏、控制电缆等组成，通过第二电路3-1与dc/ac逆变器子系统3连接，通过第五电路4-1与系统内各设备连接，可向系统内各设备发送指令并获取各设备的运行状态
59.有机液体储氢子系统：本实施例中有机液体储氢子系统包括原料有机物储罐51、预热器52、氢气压缩机、催化加氢反应器53、产品有机物存储系统54。其作用是利用液体有机物在不破坏有机物主体结构的前提下通过加氢和脱氢可逆过程来实现氢气储运，研究包括环烷类、多环烷类、咔唑类、n-杂环类等有机物中的一种或多种组合。在该子系统中，上游高纯氢气气源子系统1的氢气通过第二氢气管路1-2输送到催化加氢反应器53，有机液体储供氢子系统5中经固体氧化物燃料电池产出的高温蒸汽经第三蒸汽管路2-4输送至预热器52以对原料进行预热。预热后的原料有机物在催化加氢反应器53的输入端充分接触，在催化剂的作用下发生加氢反应，得到富氢的有机液体产物，产物通过第一产品管路5-3与产品有机物储罐连接，后续即可通过高温蒸汽管路(第四蒸汽管路2-5)加热使富氢有机物在催化剂作用下发生脱氢反应，经纯化后经第二产品管路5-4输送至用户侧，通过第三氢气管路5-5输送至固体氧化物燃料电池子系统2，完成供氢，产出电能。在该子系统中，一方面高温蒸汽预加热原料有机物后变为中高温热源，通过第二蒸汽管路2-3向下游用户供热；另一方面固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽通过第四蒸汽管路2-5首先加热产品有机物储罐，实现有机液体为用户供氢，换热后的蒸汽作为热源通过第五蒸汽管路5-6加热原料有机物，后续通过第二蒸汽管路2-3向用户供热，实现sofc热源的综合利用。
60.本实施例中预加热器对于原料有机物的加热还可由电辅热，有机液体储供氢子系统5包括原料有机物储罐51、预热器52、电加热器、催化加氢反应器53、产品有机物存储系统54。在该子系统中，原料预加热处理利用第五蒸汽管路5-6或者第二蒸汽管路2-3与固体氧化物燃料电池子系统2相连，通过第四电路3-3与dc/ac逆变器子系统3相连，实现预加热器蒸汽加热和电加热两种方式预热处理。
61.在本实施例中，提供了基于有机液体储氢耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统的运行方法，该方法基于上述技术方案所提供的储供能系统，其包括：
62.s1：启动可编程控制子系统4，将按照预设的工作逻辑控制固体氧化物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5的启动，系统的运行、停止、参数调节等均由可编程控制子系统4进行自动控制。
63.s2：打开高纯氢气气源子系统1中的管道输氢阀门，调节调压阀组将氢气压力调节至固体氧化物燃料电池子系统2、有机液体储供氢子系统5所需工作压力。可编程控制子系统4读取到固体氧化物燃料电池子系统2入口氢气压力满足运行要求时，自动启动固体氧化物燃料电池子系统2，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入固体氧化物燃料电池发电模组内，进行发电，同时产出高温蒸汽。蒸汽通过第一蒸汽管路2-2进入蓄热罐中储存，由可编程控制子系统4分配，部分供给用户侧，另一部分供给有机液体装置放氢过程，小部分作为备用供给加氢过程。
64.s3：高纯氢气气源子系统1的氢气来自于可再生能源发电的电解水制氢装置，其发电量将影响燃料电池和有机液体储运氢系统的运行方式，高纯氢气气源子系统1的供氢方式如下。
65.s31：当上游富余电量较大时，其产氢量大于燃料电池运行耗氢量，可编程控制子系统4启动第一氢气管路1-1、第二氢气管路1-2的阀门切换命令，打开第二氢气管路1-2的阀门，将氢气引入有机液体吸氢系统。可编程控制子系统4读取到有机液体储供氢子系统5入口氢气压力、原料有机物温度满足运行要求时，自动启动有机液体储供氢子系统5，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入到催化加氢反应器53内，进行加氢反应。
66.s32：当上游富余电量较小时，其产氢量小于燃料电池运行耗氢量，可编程控制子系统4关闭第二氢气管路1-2的阀门，停止加氢，同时开启有机液体产品放氢管路(第三氢气管路5-5)阀门，将蓄热罐中的热源通过第四蒸汽管路2-5输送至产品有机物放氢装置，保障燃料电池运行的氢气所需。
67.通过以上，可实现可再生能源制氢储氢用氢系统完全孤网运行，以燃料电池为稳定的供能输出，耦合有机液体储运氢系统，形成燃料电池、有机液体储放氢系统相为补充的离网供能系统。
68.s4：经过催化加氢反应将高纯氢气储存在特定液体有机物中，可编程控制子系统4检测到加氢反应结束后，自动打开富氢有机物管路(第一产品管路5-3)的阀门，将反应后的产品输送至产品有机物存储系统54中。
69.s5：经过dc/ac逆变器子系统3将直流电转变为交流电，交流电为用户侧用电设备、可编程控制子系统4、有机液体储供氢子系统5中预处理的电加热器供电。
70.s6：有机液体储供氢子系统5中加氢过程为强放热反应，同时原料有机物初始时需要预热，燃料电池发电过程将产生大量热量，有机液体放氢过程为吸热反应，需要大量热源。本发明中将燃料电池的热量、吸氢反应的热量利用蓄热罐进行储存，通过可编程控制子系统4进行合理分配，其供热方式如下。
71.s61：当电量、氢气量较大时，系统在可编程控制子系统4的作用下，自动启动有机液体吸氢过程，初始时利用燃料电池的热源通过第三蒸汽管路2-4或者第四电路3-3将原料油进行加热，开始加氢反应，预热结束后，加氢为强放热反应，通过第六蒸汽管路5-7将热源进行收集进入蓄热罐。
72.s62：当电量、氢气量不足，无法供应燃料电池运行时，可编程控制子系统4打开第
一蒸汽管路2-2的阀门，将燃料电池产生热量进行储存通过热源收集管路(第一蒸汽管路2-2)将热量进行储存，打开第四蒸汽管路2-5的阀门为有机液体放氢过程供热，将储存的氢气释放满足燃料电池运行或者向外供氢。若存在富余热量时，打开第二蒸汽管路2-3的阀门，为用户供热。
73.通过以上，以固体氧化物燃料电池的高温蒸汽和吸氢反应的热量作为有机液体储供氢子系统5中加氢过程的原料预热热源和脱氢反应的热源，以实现孤网运行时系统的热量供应，同时提高热量的综合利用。
74.本发明所述的有机液体综合储供能系统包括高纯氢气气源子系统1、燃料电池子系统、dc/ac逆变器子系统3、可编程控制子系统4、有机液体储供氢子系统5，可实现氢、热、电三联供，储能密度达到6％，实现高密度储能，系统既可以完全独立离网运行，也可以并网运行，同时提供了离网运行的热量和氢气匹配数据。
75.本发明所述的综合系统中的燃料电池子系统包括固体氧化物燃料电池、熔融盐燃料电池等各种高温类型燃料电池，优选的电堆运行温度为500～700℃，系统产出的蒸汽温度为400～500℃。
76.本发明所述基于有机液体耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统可以实现dc/ac逆变器子系统3中功率适配模块的稳定功率输出功能，将固体氧化物燃料电池子系统2产出的高温蒸汽作为有机液体储供氢子系统5基本热能输入，固体氧化物燃料电池子系统2发出的直流电作为补充输入或输出，实现对外供电，同时辅助有机液体储供氢子系统5的电能；将燃料电池热量加以利用，提高热量利用率，降低有机液体储供氢系统能耗。
77.实施例2：
78.本实施例提供基于有机液体储氢耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统，旨在以氢气为储能媒介、无毒无污染的液体有机物为储氢载体，实现高密度储能，通过耦合固体氧化物燃料电池，形成以氢气为能量来源的综合储供能系统，实现为用户供给氢、电、热能，提高氢气高效综合利用率。如图1和图3所示，本实施例的基于有机液体储氢的综合储供能系统，包括高纯氢气气源子系统1，高纯氢气气源子系统1通过管道连接有固体氧化物燃料电池子系统2，固体氧化物燃料电池子系统2电连接有dc/ac逆变器子系统3，dc/ac逆变器子系统3电连接有可编程控制子系统4，固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽出口通过管道连接有有机液体储供氢子系统5，有机液体储供氢子系统5的氢气出口通过管道与固体氧化物燃料电池子系统2连接，高纯氢气气源子系统1通过管道与有机液体储供氢子系统5连接，dc/ac逆变器子系统3与有机液体储供氢子系统5电连接，可编程控制子系统4通过控制信号分别连接高纯氢气气源子系统1、固体氧化物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5；所述有机液体储供氢子系统5的氢气出口还通过管道连接用户供氢系统，有机液体储供氢子系统5的蒸汽出口还通过管道连接用户供热系统，dc/ac逆变器子系统3电连接用户供电系统。
79.高纯氢气气源子系统1：本实施例中高纯氢气气源子系统1由高纯氢源、减压阀组及氢气管道等组成，其作用是将高纯氢源提供的氢气减压至sofc工作压力后，通过氢气管道供给固体氧化物燃料电池子系统2，供其发电。在该子系统中，氢气通过连接管道首先进入到减压阀组，经减压后，通过固体氧化物燃料电池入口管道(第一氢气管路1-1)进入sofc子系统中，发生电化学反应，产出电能。在燃料电池入口管路(第一氢气管路1-1)上设置有
控制阀门。所述的高纯氢源可来自于可再生能源电解水制氢、工业副产氢提纯、天然气制氢等多种工艺路线。
80.固体氧化物燃料电池子系统2：本实施例中固体氧化物燃料电池子系统2由燃料电池电堆、燃烧室、入口氢气压力传感器、氢气循环泵、空气循环泵等，由高纯氢气气源子系统1供给、经减压阀减压后的氢气由氢气循环泵输送至燃料电池发电模组，与由空气循环泵提供的空气经燃烧室升温后的高温气体进行换热，高温空气进入电堆进行电化学反应，产出电能；后端高温尾气，在可编程控制子系统4的作用下分配热源供给有机液体储供氢子系统5，经换热后供给用户热量。
81.dc/ac逆变器子系统3：本实施例中dc/ac逆变器子系统3由整流器、供电控制适配器、锂电池储能模块、微电网构成，其作用是将发电端整流后直流电转化为交流电并进行功率分配，在可编程控制子系统4的作用下，实现有机液体储供氢子系统5中原料辅热及用户供电的功率调配，同时为可编程控制子系统4供电。在该子系统中，其输入端通过第一电路2-1连接至固体氧化物燃料电池子系统2，其输出端通过第三电路3-2连接至下游用户侧用电负荷，通过第二电路3-1连接至可编程控制子系统4，并对其供电，通过第四电路3-3连接至有机液体储供氢子系统5中原料有机物预热罐电加热器。其上游产生出的电能依次经调压、逆变、储蓄后通过第三电路3-2为下游用户供电。
82.可编程控制子系统4：本发明中可编程控制子系统4包含一组或多组可编程逻辑控制器、触摸屏、控制电缆等组成，通过第二电路3-1与dc/ac逆变器子系统3连接，通过第五电路4-1与系统内各设备连接，可向系统内各设备发送指令并获取各设备的运行状态
83.有机液体储氢子系统：本实施例中有机液体储氢子系统包括原料有机物储罐51、预热器52、氢气压缩机、催化加氢反应器53、产品有机物存储系统54。其作用是利用液体有机物在不破坏有机物主体结构的前提下通过加氢和脱氢可逆过程来实现氢气储运，研究包括环烷类、多环烷类、咔唑类、n-杂环类等有机物中的一种或多种组合。在该子系统中，上游高纯氢气气源子系统1的氢气通过第二氢气管路1-2输送到催化加氢反应器53，有机液体储供氢子系统5中经固体氧化物燃料电池产出的高温蒸汽经第二蒸汽管路2-3输送至预热器52以对原料进行预热。预热后的原料有机物在催化加氢反应器53的输入端充分接触，在催化剂的作用下发生加氢反应，得到富氢的有机液体产物，产物通过第一产品管路5-3与产品有机物储罐连接，后续即可通过第一蒸汽管路2-2高温蒸汽管路加热使富氢有机物在催化剂作用下发生脱氢反应，经纯化后经第二产品管路5-4输送至用户侧，通过第三氢气管路5-5输送至固体氧化物燃料电池子系统2，完成供氢，产出电能。在该子系统中，一方面高温蒸汽预加热原料有机物后变为中高温热源，通过第六蒸汽管路5-7向下游用户供热；另一方面固体氧化物燃料电池子系统2的高温蒸汽通过第一蒸汽管路2-2首先加热产品有机物储罐，实现有机液体为用户供氢，换热后的蒸汽作为热源通过第五蒸汽管路5-6加热原料有机物，后续通过第六蒸汽管路5-7向用户供热，实现sofc热源的综合利用。
84.本实施例中预加热器对于原料有机物的加热还可由电辅热，有机液体储供氢子系统5包括原料有机物储罐51、预热器52、电加热器、催化加氢反应器53、产品有机物存储系统54。在该子系统中，原料预加热处理利用第五蒸汽管路5-6或者第二蒸汽管路2-3与固体氧化物燃料电池子系统2相连，通过第四电路3-3与dc/ac逆变器子系统3相连，实现预加热器蒸汽加热和电加热两种方式预热处理。
85.在本实施例中，还提供了基于有机液体储氢耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统的运行方法，该方法基于上述技术方案中所提供的储供能系统，其包括以下步骤：
86.s1：启动可编程控制子系统4，将按照预设的工作逻辑控制固体氧化物燃料电池子系统2、dc/ac逆变器子系统3、有机液体储供氢子系统5的启动，系统的运行、停止、参数调节等均由可编程控制子系统4进行自动控制。
87.s2：打开高纯氢气气源子系统1中卸气阀门，通过调压阀组将高压氢源的氢气压力调节至固体氧化物燃料电池子系统2、有机液体储供氢子系统5所需工作压力。
88.s3：可编程控制子系统4读取到固体氧化物燃料电池子系统2入口氢气压力满足运行要求时，自动启动固体氧化物燃料电池子系统2，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入固体氧化物燃料电池发电模组内，进行发电；同时产出高温蒸汽。
89.s4：经过dc/ac逆变器子系统3将直流电转变为交流电，交流电为用户侧用电设备、可编程控制子系统4、有机液体储供氢子系统5中预处理的电加热器供电，dc/ac逆变器子系统3的供电方式如下：
90.s41：当用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率稍大于燃料电池子系统的发电功率时，则dc/ac逆变器子系统3中的锂电池储能模块补充所需的电能。
91.s42：当用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率稍小于燃料电池子系统的发电功率时，则dc/ac逆变器子系统3的锂电池储能模块吸纳超发的电能。
92.s43：当用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率与固体氧化物燃料电池子系统2的发电功率相差较大时，则由dc/ac逆变器子系统3中的锂电池储能模块为用户侧设备单独供电。
93.s44：当dc/ac逆变器子系统3中锂电池储能模块电量不足时，可调节固体氧化物燃料电池子系统2的输出功率，使其发电功率大于用户侧设备、可编程控制子系统4及预处理的电加热器所需的功率且向锂电池储能模块补充电量。
94.通过以上，以实现dc/ac逆变器子系统3的稳定功率输出功能，将固体氧化物燃料电池子系统2发出的直流电作为基本电能输出，而dc/ac逆变器子系统3中的锂电池储能模块作为补充输出或输入，实现对外供电。
95.s5：可编程控制子系统4读取到有机液体储供氢子系统5入口氢气压力、原料有机物温度满足运行要求时，自动启动有机液体储供氢子系统5，将高纯氢气气源子系统1提供的高纯氢气通入到催化加氢反应器53内，进行加氢反应。
96.s6：经过催化加氢反应将高纯氢气储存在特定液体有机物中，可编程控制子系统4检测到加氢反应结束后，自动打开富氢有机物管路阀门第一产品管路5-3，将反应后的产品输送至产品有机物存储系统54中。
97.s7：有机液体储供氢子系统5中加氢过程的原料有机物需要余热，其热源可直接来自于固体氧化物燃料电池的高温蒸汽，也可来自于产品有机物放氢时的固体氧化物燃料电池高温蒸汽换热后的中高温蒸汽，也可通过dc/ac逆变器子系统3的输出端经第四电路3-3给预处理装置电加热器供电，使其加热。有机液体储供氢子系统5热源利用方式为：
98.s71：当固体氧化物燃料电池子系统2提供的高温蒸汽通过第二蒸汽管路2-3供给
预热器52的热量大于原料有机物预热所需热量时，可编程控制子系统4控制蒸汽流量经第六蒸汽管路5-7输送至用户。
99.s72：当固体氧化物燃料电池子系统2提供的高温蒸汽经第二蒸汽管路2-3供给预热器52的热量小于原料有机物预热所需热量时，dc/ac逆变器子系统3中根据功率适配器开启第四电路3-3电能输送，利用电加热器辅热完成预热，预热后蒸汽经第六蒸汽管路5-7供给用户。
100.s73：当存在多个有机液体产品储罐时，有机液体储供氢子系统5需要部分放氢，部分加氢时，固体氧化物燃料电池高温蒸汽通过第一蒸汽管路2-2供给产品有机物放氢热源，氢气经第二产品管路5-4输送至用户。当固体氧化物燃料电池所需氢气流量大于高纯氢气气源子系统1供应流量时，有机液体放氢装置经第三氢气管路5-5补充至固体氧化物燃料电池。
101.s74：当在部分放氢、部分吸氢过程中，放氢的热源蒸汽经第一蒸汽管路2-2进入产品有机物存储系统54换热后通过第五蒸汽管路5-6与原料预热器52相连，进入预热器52中加热原料有机物，当第五蒸汽管路5-6热源蒸汽能量小于预热所需热量时，利用电缆第四电路3-3开启电加热器辅热，完成原料预热处理，蒸汽经第六蒸汽管路5-7输送至用户。
102.通过以上，以固体氧化物燃料电池的高温蒸汽作为有机液体储供氢子系统5中加氢过程的原料预热热源和脱氢反应的热源，以实现固体氧化物燃料电池高温热源的综合利用；将固体氧化物燃料电池的高温蒸汽作为供应有机液体储供氢子系统5的基本热源输出，而dc/ac逆变器子系统33调配的电能经第四电路3-3输送至电加热器作为辅助能源，实现有机液体储供氢子系统5的热量供应和对外供氢、供热。
103.本发明所述的有机液体综合储供能系统包括高纯氢气气源子系统1、燃料电池子系统、dc/ac逆变器子系统3、可编程控制子系统4、有机液体储供氢子系统5，可实现氢、热、电三联供，储能密度达到6％，实现高密度储能，系统既可以完全独立离网运行，也可以并网运行，同时提供了离网运行的热量和氢气匹配数据。
104.本发明所述的综合系统中的燃料电池子系统包括固体氧化物燃料电池、熔融盐燃料电池等各种高温类型燃料电池，优选的电堆运行温度为500～700℃，系统产出的蒸汽温度为400～500℃。
105.本发明所述基于有机液体耦合固体氧化物燃料电池的综合储供能系统可以实现dc/ac逆变器子系统3中功率适配模块的稳定功率输出功能，将固体氧化物燃料电池子系统2产出的高温蒸汽作为有机液体储供氢子系统5基本热能输入，固体氧化物燃料电池子系统2发出的直流电作为补充输入或输出，实现对外供电，同时辅助有机液体储供氢子系统5的电能；将燃料电池热量加以利用，提高热量利用率，降低有机液体储供氢系统能耗。
106.本发明的目的是基于有机液体储运氢技术，耦合固体氧化物燃料电池，构造以氢气为原料的高密度储供能系统。与传统能源系统相比，具备以下优势：
107.1)解决燃料电池高温蒸汽利用率低、有机液体储供氢耗能较大的问题。本发明利用燃料电池将氢气与氧气反应产生的化学能转化为用户需要的电能，实现对外供电；同时通过蒸汽管道将燃料电池内部电堆反应产生的高温蒸汽供给有机液体储供氢系统原料预热、产品脱氢过程，从而实现热源的梯级利用，最后在换热器的作用下，将预热、脱氢处理后的蒸汽冷凝，产出中高温热水进行二次利用，实现对外供热和有机液体供氢，可解决燃料电
池高温蒸汽利用率低下、有机液体储供氢过程能耗较大的问题，实现了具备多应用场景适配能力的综合储能、供能模式。
108.2)实现氢气高密度、高安全、高经济性的储存及利用。本发明利用无毒无害无污染的“三无”不饱和液体有机物在特定催化作用下进行温和的加氢和脱氢反应，将富余的氢气化学能进行储存，实现氢气的规模化储能，在风光资源丰富地区及周边需要用氢时，可解决传统氢气储运方式储量少、成本高、运输困难的难题，从而实现氢气高经济性的综合利用。
109.3)实现可再生能源资源化及系统孤网供能。本发明利用燃料电池技术、有机液体储运氢技术，可以实现可再生能源富余量的储存和综合利用；通过构造有机液体储运氢耦合固体氧化物燃料电池系统，可以实现该系统的完全离网供能，与传统并网供能系统相比具备更宽的应用场景。
110.4)实现能源利用全程零碳排放。本发明利用燃料电池技术，利用电化学反应将氢气化学能直接转化为电能，并产生热量，耦合后端有机液体储供氢系统，实现氢热电三联产，利用过程无二氧化碳等废物产生，实现能源利用过程的零碳排放。
111.本发明具有以下有益效果：
112.1)随着国家能源结构调整，可再生能源占一次能源的比重逐年递增，但可再生能源存在着分时段、分季节等不稳定性特征，在可再生能源大规模开发的情况下，对电网的稳定性、抗冲击性提出了更高的要求。氢能作为一种高能量密度的储能介质，可以实现基于可再生能源的跨时段、跨季节、跨地域的大规模储能。本发明利用有机液体储氢技术，以氢气作为综合供能体系的能源来源，耦合固体氧化物燃料电池提高能源的综合利用率，在实现储能、氢热电联供的同时，降低用户侧对电网的依赖，实现灵活的能源供给。
113.2)本发明利用有机液体储供氢技术，以氢气为重要的能源介质，通过温和的催化加氢反应，将不饱和的液态有机载体加成为富氢有机物，可将波动性较大的可再生能源以氢气的形式储存，其质量储氢密度可达5％以上，产物兼具无毒、无污染且安全高效的特点，且载体可通过现有槽罐车甚至油气管道运输，运输十分便利，同时该过程无碳排放，应用场景广泛，是一种新型高效的储能系统。
114.3)本发明所述的储供能系统可以独立于可再生能源发电并网运行，耦合固体氧化物燃料电池系统时，可利用高峰时期的富余可再生能源发电制氢，供给燃料电池发电的同时，利用有机液体储运氢系统进行吸氢反应，将电能转化为化学能在氢气中储存，当电网失效或停摆的极端情况下，利用燃料电池的高温热量供应脱氢反应，实现氢气的释放，供给燃料电池发电，实现系统的完全孤网供能和能源的延时利用，可以有力的保障供能安全，提高供能稳定性。
115.4)本发明利用固态氧化物燃料电池“氢-电”转化尾气500～1000℃的高温特性，对有机液体吸氢过程的原料有机物进行预热、同时在有机液体系统需要放氢时提供热源，最终可将中高温蒸汽以冷水为介质将其冷却成中高温热水供给用户使用。
116.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。